(57)【要約】  高い増幅率で、効率の良い光の増幅を行うことができる光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置を提供する。  光ファイバ増幅器２は、第１励起光を出力する第１励起光源１０と、第１励起光と異なる波長の第２励起光を出力する第２励起光源２０と、第１励起光及び第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加され、第１励起光源１０から出力された第１励起光が一端から入力し、第２励起光源から出力された第２励起光が他端から入力する増幅用光ファイバ３０と、第１励起光源１０及び増幅用光ファイバ３０の一端と結合し、第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタ１５と、第２励起光源２０及び増幅用光ファイバ３０の他端と結合し、第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタ２５とを備える。
2011115275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の第１励起光を出力する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有し、前記第１励起光源から出力された前記第１励起光が一端から入力し、前記第２励起光源から出力された前記第２励起光が他端から入力する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備える
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項２】
前記第１励起光及び前記第２励起光は、前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３】
前記第１励起光源は、複数の光源から構成され、
前記第１励起光源のそれぞれの前記光源及び前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合する複数の第１励起光伝播用ファイバを更に備え、
前記第１光フィルタは、前記第１励起光源または前記増幅用光ファイバの前記クラッドとそれぞれの前記第１励起光伝播用ファイバとの間、或いは、それぞれの前記第１励起光伝播用ファイバの途中に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４】
前記第２励起光源は、複数の光源から構成され、
前記第２励起光源のそれぞれの前記光源及び前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合する複数の第２励起光伝播用ファイバを更に備え、
前記第２光フィルタは、前記第２励起光源または前記増幅用光ファイバの前記クラッドとそれぞれの前記第２励起光伝播用ファイバとの間、或いは、それぞれの前記第２励起光伝播用ファイバの途中に配置される
ことを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項５】
第１コア及び第１クラッドを有する第１光ファイバを更に備え、
前記増幅用光ファイバの前記一端側において、前記第１コアが前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第１クラッドが前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合し、
前記第１励起光は、前記第１クラッドを介して前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項６】
第２コア及び第２クラッドを有する第２光ファイバを更に備え、
前記増幅用光ファイバの前記他端側において、前記第２コアが前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第２クラッドが前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合し、
前記第２励起光は、前記第２クラッドを介して前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器を備え、
前記増幅用光ファイバの前記一端側から前記コアに種光が入力され、前記増幅用光ファイバの前記他端側から前記種光が増幅された出力光が出力される
ことを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項８】
請求項１〜６に記載の光ファイバ増幅器と、
前記増幅用光ファイバの一端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記活性元素が放出する自然放出光の少なくとも１部の波長の光を反射する第１ミラーと、
前記増幅用光ファイバの他端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第１ミラーが反射する光の波長と同じ波長の光を前記第１ミラーよりも低い反射率で反射する第２ミラーと、
を備えることを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項９】
前記第２励起光は、前記第１励起光よりも前記活性元素により多く吸収されることを特徴とする請求項７または８に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１０】
前記第２励起光の波長は、前記第１励起光の波長よりも前記活性元素による吸収効率が良い波長であることを特徴とする請求項９に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１１】
前記第２励起光は、前記第１励起光よりも強いパワーとされることを特徴とする請求項９または１０に記載のファイバレーザ装置。
【請求項１２】
前記第２励起光は、前記第１励起光よりも波長が長いことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載のファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置に関し、特に、双方向励起型であって、効率の良い光の増幅を行うことができる光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高い小さなビームスポットが得られ、更に、非接触加工が可能であることから、レーザ加工分野、医療分野等、様々な分野において用いられている。特に加工分野や医療分野において用いられるファイバレーザ装置においては、高出力化がされている。【０００３】
ファイバレーザ装置には、光ファイバ増幅器が用いられている。この光ファイバ増幅器は、希土類元素等の活性元素が添加された増幅用光ファイバに励起光が入力されて、入力された励起光が活性元素に吸収される。こうして活性元素が励起状態とされて、励起状態とされた活性元素の誘導放出により被増幅光が増幅されて出力されるというものである。従って、増幅用光ファイバに入力された励起光は活性元素に無駄なく吸収されることが望ましい。このように活性元素に励起光を無駄なく吸収させるためには増幅用光ファイバを長くすれば良い。しかし、増幅用光ファイバを長くすると、励起光により励起状態とされない活性元素の比率が高い領域が出来てしまい、この領域では、被増幅光や増幅された光が活性元素に吸収され易くなる。その結果として、このような光ファイバ増幅器においては、無駄なく励起光が吸収されるにもかかわらず、被増幅光から出力光への変換効率が悪くなってしまう。【０００４】
そこで、下記特許文献１に記載の光ファイバ増幅器においては、励起光を効率良く吸収させるために、増幅用光ファイバに入力されたものの、増幅用光ファイバにおいて吸収されずに出力される励起光が光合分波器によって信号光と分離された後、分離された励起光が全反射膜で反射されて、再び増幅用光ファイバに入力されている。このように一旦増幅用光ファイバから出力された励起光を再び増幅用光ファイバに入力することで、励起光を効率よく増幅用光ファイバの活性元素に吸収させ、効率の良い増幅が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバの一端側のみから励起光が入力する光ファイバ増幅器であり、増幅用光ファイバの両端側から励起光が入力する双方励起型の光ファイバ増幅器においても、このような効率の良い光の増幅が望まれている。【０００７】
そこで、本発明は、双方向励起型であって、効率の良い光の増幅を行うことができる光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ファイバ増幅器は、第１波長の第１励起光を出力する第１励起光源と、前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力する第２励起光源と、前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有し、前記第１励起光源から出力された前記第１励起光が一端から入力し、前記第２励起光源から出力された前記第２励起光が他端から入力する増幅用光ファイバと、前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、を備えることを特徴とするものである。【０００９】
このような光ファイバ増幅器においては、第１励起光源から出力される第１励起光が、第１光フィルタを介して、増幅用光ファイバの一端側から入力すると共に、第２励起光源から出力される第２励起光が、第２光フィルタを介して、増幅用光ファイバの他端側から入力して、第１励起光及び第２励起光により活性元素が励起される。このように本発明の光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバを一端側及び他端側の双方から励起する双方向型の光ファイバ増幅器とされる。【００１０】
また、増幅用光ファイバの一端側から入力する第１励起光の一部が、増幅用光ファイバの他端側から出力する場合においても、増幅用光ファイバから出力する第１励起光は、第２励起光源から増幅用光ファイバの他端に至る光路に配置される第２光フィルタにより反射されて、再び増幅用光ファイバに入力する。同様に、増幅用光ファイバの他端側から入力する第２励起光の一部が、増幅用光ファイバの一端側から出力する場合においても、増幅用光ファイバから出力する第１励起光は、第１励起光源から増幅用光ファイバの一端に至る光路に配置される第１光フィルタにより反射されて、再び増幅用光ファイバに入力する。こうして増幅用光ファイバに再び入力した第１励起光及び第２励起光により活性元素がさらに励起される。従って、活性元素は、第１励起光及び第２励起光により効率良く励起され、増幅用光ファイバは、効率よく光を増幅することができる。【００１１】
このように本発明の光ファイバ増幅器は、第１励起光と第２励起光とを互いに異なる波長にし、さらに、第１励起光を透過するが第２励起光を反射する第１光フィルタ、及び、第２励起光を透過するが第１励起光を反射する第２光フィルタを備えることにより、双方励起ができると共に、励起光の反射による励起光の効率的な利用ができる。【００１２】
なお、一般に励起光源は、僅かな温度上昇によっても信頼性が低下することがあるため、温度上昇を出来るだけ防止したいという要望がある。そこで、本発明の光ファイバ増幅器によれば、増幅用光ファイバの他端側から第１励起光が出力される場合においても、増幅用光ファイバから出力される第１励起光は、上述のように第２光フィルタで反射されるため、第１励起光が第２励起光源に入力することが防止され、第１励起光による第２励起光源の温度上昇が防止される。同様に増幅用光ファイバの一端側から第１励起光が出力される場合においても、増幅用光ファイバから出力される第１励起光は、上述のように第１光フィルタで反射されるため、第２励起光が第１励起光源に入力することが防止され、第２励起光による第１励起光源の温度上昇が防止される。従って、このような光ファイバ増幅器は、双方励起により、高い増幅率で光の増幅を行っているにもかかわらず、優れた信頼性とすることができる。【００１３】
なお、本明細書において、結合とは特に言及する場合を除き光学的な結合を意味する。【００１４】
さらに上記光ファイバ増幅器において、前記第１励起光及び前記第２励起光は、前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することが好ましい。【００１５】
このような光ファイバ増幅器によれば、クラッド励起が実現できるため、パワーのより大きい励起光を入力することができ、増幅率をより高くすることができる。【００１６】
さらに上記光ファイバ増幅器において、前記第１励起光源は、複数の光源から構成され、前記第１励起光源のそれぞれの前記光源及び前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合する複数の第１励起光伝播用ファイバを更に備え、前記第１光フィルタは、前記第１励起光源または前記増幅用光ファイバの前記クラッドとそれぞれの前記第１励起光伝播用ファイバとの間、或いは、それぞれの前記第１励起光伝播用ファイバの途中に配置されることが好ましい。【００１７】
このような光ファイバ増幅器によれば、第１励起光源の複数の光源から出力される第１励起光が、複数の第１励起光伝播用ファイバにより伝播されて、増幅用光ファイバのクラッドに入力するため、パワーの強い励起光を入力することができる。また、第１光フィルタが、それぞれの第１励起光伝播用ファイバの途中、或いは、第１励起光源とそれぞれの第１励起光伝播用ファイバとの間に配置される場合においては、複数の第１励起光伝播用ファイバが増幅用光ファイバのクラッドと結合しているため、第２励起光の一部が増幅用光ファイバの一端側から出力する場合においても、増幅用光ファイバから出力する第２励起光を効率よく第１励起光伝播用ファイバに入力させることができる。そして、それぞれの第１励起光伝播用ファイバの途中、或いは、第１励起光源とそれぞれの第１励起光伝播用ファイバとの間に配置される第１光フィルタにより第２励起光を反射することができる。また、第１光フィルタが、増幅用光ファイバのクラッドとそれぞれの第１励起光伝播用ファイバとの間に配置される場合においては、第２励起光の一部が増幅用光ファイバの一端側から出力する場合においても、第１励起光伝播用ファイバに第２励起光が入力することなく、第１光フィルタにより第２励起光を反射することができる。【００１８】
また、上記光ファイバ増幅器において、前記第２励起光源は、複数の光源から構成され、前記第２励起光源のそれぞれの前記光源及び前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合する複数の第２励起光伝播用ファイバを更に備え、前記第２光フィルタは、前記第２励起光源または前記増幅用光ファイバの前記クラッドとそれぞれの前記第２励起光伝播用ファイバとの間、或いは、それぞれの前記第２励起光伝播用ファイバの途中に配置されることとしてもはやり好ましい。【００１９】
このような光ファイバ増幅器によれば、第２励起光源の複数の光源から出力される第２励起光が、複数の第２励起光伝播用ファイバにより伝播されて、増幅用光ファイバのクラッドに入力するため、パワーの強い励起光を入力することができる。また、第２光フィルタが、それぞれの第２励起光伝播用ファイバの途中、或いは、第２励起光源とそれぞれの第２励起光伝播用ファイバとの間に配置される場合においては、複数の第２励起光伝播用ファイバが増幅用光ファイバのクラッドと結合しているため、第１励起光の一部が増幅用光ファイバの他端側から出力する場合においても、増幅用光ファイバから出力する第１励起光を効率よく第２励起光伝播用ファイバに入力させることができる。そして、それぞれの第２励起光伝播用ファイバの途中、或いは、第２励起光源とそれぞれの第２励起光伝播用ファイバとの間に配置される第２光フィルタにより第１励起光を反射することができる。また、第２光フィルタが、増幅用光ファイバのクラッドとそれぞれの第２励起光伝播用ファイバとの間に配置される場合においては、第１励起光の一部が増幅用光ファイバの他端側から出力する場合においても、第２励起光伝播用ファイバに第１励起光が入力することなく、第２光フィルタにより第１励起光を反射することができる。【００２０】
また、上記光ファイバ増幅器において、第１コア及び第１クラッドを有する第１光ファイバを更に備え、前記増幅用光ファイバの前記一端側において、前記第１コアが前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第１クラッドが前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合し、前記第１励起光は、前記第１クラッドを介して前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することとしても良い。【００２１】
また、上記光ファイバ増幅器において、第２コア及び第２クラッドを有する第２光ファイバを更に備え、前記増幅用光ファイバの前記他端側において、前記第２コアが前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第２クラッドが前記増幅用光ファイバの前記クラッドと結合し、前記第２励起光は、前記第２クラッドを介して前記増幅用光ファイバの前記クラッドに入力することとしても良い。【００２２】
また、本発明のファイバレーザ装置は、上述の光ファイバ増幅器を備え、前記増幅用光ファイバの前記一端側から前記コアに種光が入力され、前記増幅用光ファイバの前記他端側から前記種光が増幅された出力光が出力されることを特徴とするものである。【００２３】
このようなファイバレーザ装置によれば、入力された種光を効率良く増幅して出力することができる。【００２４】
また、本発明のファイバレーザ装置は、上述の光ファイバ増幅器と、前記増幅用光ファイバの一端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記活性元素が放出する自然放出光の少なくとも１部の波長の光を反射する第１ミラーと、前記増幅用光ファイバの他端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第１ミラーが反射する光の波長と同じ波長の光を前記第１ミラーよりも低い反射率で反射する第２ミラーと、を備えることを特徴とするものである。【００２５】
このようなファイバレーザ装置によれば、第１ミラーと第２ミラーとの間において光が共振し、この光を効率良く増幅して出力することができる。【００２６】
また、上記ファイバレーザ装置において、前記第２励起光は、前記第１励起光よりも前記活性元素により多く吸収されることが好ましい。【００２７】
第１励起光源から出力されて、増幅用光ファイバに入力する第１励起光は、活性元素に吸収されながら増幅用光ファイバを一端側から他端側に伝播するため、一端側における第１励起光は、他端側における第１励起光よりもパワーが強い。従って、第１励起光は、増幅用光ファイバの他端側よりも一端側の活性元素をより多く励起状態とする。一方、第２励起光源から出力されて、増幅用光ファイバに入力する第２励起光は、活性元素に吸収されながら増幅用光ファイバを他端側から一端側に伝播するため、他端側における第２励起光は、一端側における第２励起光よりもパワーが強い。従って、第２励起光は、増幅用光ファイバの一端側よりも他端側の活性元素をより多く励起状態とする。ところで、増幅用光ファイバにおいては、種光や共振する光のパワーは、出力側の方が大きい。つまり、上述のファイバレーザ装置においては、増幅用光ファイバの一端側よりも他端側の方が、種光や共振する光のパワーが大きい。従って、増幅用光ファイバの他端側においては、励起光により活性元素が励起されると、より強いパワーの光による誘導放出が起き、活性元素が基底状態に戻る。従って、増幅用光ファイバにおいては、一端側よりも他端側の方が、効率良く誘導放出が起きる。つまり、第２励起光の方が第１励起光よりも、光を増幅する効率が良い。そこで、上述のように他端側の活性元素をより多く励起状態とする第２励起光が、第１励起光よりも活性元素により多く吸収されることにより、より効率良く誘導放出を起こし、より効率良く光を増幅することができる。【００２８】
また、上記ファイバレーザ装置において、前記第２励起光の波長は、前記第１励起光の波長よりも前記活性元素による吸収効率が良い波長であることが好ましい。【００２９】
このように構成することにより、第２励起光が第１励起光よりも活性元素により多く吸収され、より効率良く光を増幅することができる。【００３０】
また、上記ファイバレーザ装置において、前記第２励起光は、前記第１励起光よりも強いパワーとされることが好ましい。【００３１】
このように構成することによっても、第２励起光が第１励起光よりも活性元素により多く吸収され、より効率良く光を増幅することができる。【００３２】
また、上記ファイバレーザ装置において、前記第２励起光は、前記第１励起光よりも波長が長いことが好ましい。【００３３】
ファイバレーザ装置においては、活性元素に吸収された励起光が、出力される光に変換される変換効率が高い方が好ましい。そして、活性元素が励起されて誘導放出を起こすとき、活性元素を励起する励起光の波長と出力される光の波長とが近いほど、量子効率が良いため、効率良く誘導放出を起こすことができる。したがって、第１励起光よりも第２励起光の波長が出力される光の波長を近くなるように、第１励起光と第２励起光の波長を設定することでより効率よく誘導放出を起こすことができる。一般的なファイバレーザ装置においては、励起光の波長よりも出力される光の波長が長いため、第２励起光の波長を第１励起光の波長よりも長くすることで、より効率良く誘導放出を起こして、より効率良く光を増幅することができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、双方向励起型であって、効率の良い光の増幅を行うことができる光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【図２】図１の増幅用光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図３】光の波長に対する活性元素の吸収量を示す図の一例である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【図６】図５のレーザモジュールの様子を示す図である。
【図７】図６のレーザモジュールの変形例を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る光ファイバ増幅器、及び、ファイバレーザ装置に用いる励起光源の様子を示す図である。
【図９】図８に示すレーザモジュールの変形例を示す図である。
【図１０】図９において、第１励起光伝播用ファイバに入力される励起光の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【００３８】
図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、光ファイバ増幅器２を備え、光ファイバ増幅器２は、第１励起光源１０と、第１励起光源１０に結合する第１励起ポート１３と、第２励起光源２０と、第２励起光源２０に結合する第２励起ポート２３と、増幅用光ファイバ３０と、第１励起ポート１３と増幅用光ファイバ３０とを接続する第１光結合器４１と、第２励起ポート２３と増幅用光ファイバ３０とを接続する第２光結合器４２と、第１励起ポート１３の途中に配置され、第１励起ポート１３と結合する第１光フィルタ１５と、第２励起ポート２３の途中に配置され、第２励起ポート２３と結合する第２光フィルタ２５とを主な構成として備える。さらにファイバレーザ装置１は、第１光結合器４１により増幅用光ファイバ３０に結合する第１共振ポート６１と、第１共振ポート６１に設けられる第１ミラーとしての第１ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）５１と、第２光結合器４２により増幅用光ファイバ３０に結合する第２共振ポート６２と、第２共振ポート６２に設けられる第２ミラーとしての第２ＦＢＧ５２とを備える。
【００３９】
第１励起光源１０は、複数のレーザダイオード（光源）１０ａから構成され、波長λ１の励起光を出力する。第１励起光は、例えば、波長λ１が９１５ｎｍとされる。同様に第２励起光源２０は、複数のレーザダイオード（光源）２０ａから構成され、波長λ２の励起光を出力する。第２励起光は、例えば、波長λ２が９７５ｎｍとされる。
【００４０】
また、第１励起ポート１３は、複数の第１励起光伝播用ファイバ１３ａから構成されており、第１励起光源１０のそれぞれのレーザダイオード１０ａは、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａの一端に第１励起光が入力するように、第１励起光伝播用ファイバ１３ａと結合されている。第１励起ポート１３を構成するそれぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａとしては、例えば、マルチモードファイバが挙げられ、この場合、第１励起光は、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａをマルチモード光として伝播する。
【００４１】
このような第１励起ポート１３のそれぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａの途中には、第１光フィルタ１５がそれぞれ配置され、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａと結合している。こうして、第１光フィルタ１５は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａを介して、第１励起光源１０と結合している。この第１光フィルタ１５は、第１励起光の波長λ１と同じ波長の光を透過すると共に、第２励起光の波長λ２と同じ波長の光を反射する構成とされている。このような第１光フィルタは、例えば、誘電体多層膜光フィルタから構成される。このような誘電体多層膜光フィルタは、屈折率の異なる材料を交互に積層することで形成される。誘電体多層膜光フィルタに用いる材料としては、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等が挙げられ、第１励起光の波長λ１と同じ波長の光を透過すると共に、第２励起光の波長λ２と同じ波長の光を反射するように膜厚や材料の組み合わせが適宜選択される。
【００４２】
また、第２励起ポート２３は、複数の第２励起光伝播用ファイバ２３ａから構成されており、第２励起光源２０のそれぞれのレーザダイオード２０ａは、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａの一端に第２励起光が入力するように、第２励起光伝播用ファイバ２３ａと結合されている。第２励起ポート２３を構成するそれぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａとしては、例えば、マルチモードファイバが挙げられ、この場合、第２励起光は、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａをマルチモード光として伝播する。
【００４３】
このような第２励起ポート２３のそれぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａの途中には、第２光フィルタ２５がそれぞれ配置され、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａと結合している。こうして、第２光フィルタ２５は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａを介して、第２励起光源２０と結合している。この第２光フィルタ２５は、第２励起光の波長λ２と同じ波長の光を透過すると共に、第１励起光の波長λ１と同じ波長の光を反射する構成とされている。このような第２光フィルタは、例えば、第１光フィルタに用いることができる材料からなる誘電体多層膜光フィルタから構成され、第２励起光の波長λ２と同じ波長の光を透過すると共に、第１励起光の波長λ１と同じ波長の光を反射するように膜厚や材料の組み合わせが適宜選択される。
【００４４】
図２は、増幅用光ファイバ３０の長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。図２に示すように、増幅用光ファイバ３０は、コア３５と、コア３５を被覆するクラッド３６と、クラッド３６を被覆する外部クラッド３７と、外部クラッド３７を被覆する保護被覆層３８とから構成とされる。クラッド３６の屈折率はコア３５の屈折率よりも低く、外部クラッド３７の屈折率はクラッド３６の屈折率よりもさらに低くされている。また、コア３５を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素、及び、第１励起光及び第２励起光により励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）やクロム（Ｃｒ）等が挙げられる。また、クラッド３６を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、外部クラッド３７を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられ、保護被覆層３８を構成する材料としては、例えば、外部クラッド３７を構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００４５】
また、増幅用光ファイバ３０に結合する第１共振ポート６１は、例えばシングルモードファイバ等の光ファイバから構成され、第１共振ポート６１のコアには、第１ＦＢＧ５１が設けられている。第１ＦＢＧ５１は、上述のように活性元素がＹｂである場合、例えば１０７０ｎｍにおいて反射率が、例えば１００％とされる。
【００４６】
また、第２共振ポート６２は、例えば第１共振ポートと同様の光ファイバから構成され、第２共振ポート６２を構成する光ファイバのコアには、第２ＦＢＧ５２が設けられている。なお、第２ＦＢＧ５２は、第１ＦＢＧ５１の反射波長と同じ反射波長とされると共に、第１ＦＢＧ５１よりも低い反射率とされ、反射率が例えば４％とされる。
【００４７】
上述のように、第１光結合器４１は、増幅用光ファイバ３０と第１励起ポート１３及び第１共振ポート６１とを接続している。具体的には、第１光結合器４１において、第１励起ポート１３を構成する複数の第１励起光伝播用ファイバ１３ａのコアが、増幅用光ファイバ３０の一端３１において、クラッド３６に端面接続され、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａとクラッド３６とが結合している。従って、第１光フィルタ１５は、第１励起光源１０から増幅用光ファイバ３０の一端３１に至る光路に配置され、第１励起光伝播用ファイバ１３ａを介して、増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合している。さらに第１光結合器４１において、第１共振ポート６１を構成する光ファイバのコアが、増幅用光ファイバ３０のコア３５に端面接続され、この光ファイバのコアと増幅用光ファイバ３０のコア３５とが光学的に結合している。こうして第１ＦＢＧ５１は、第１共振ポート６１のコアを介して、増幅用光ファイバ３０のコア３５と光学的に結合している。
【００４８】
また、上述のように、第２光結合器４２は、増幅用光ファイバ３０と第２励起ポート２３及び第２共振ポート６２とを接続している。具体的には、第２光結合器４２において、第２励起ポート２３を構成する複数の第２励起光伝播用ファイバ２３ａのコアが、増幅用光ファイバ３０の他端３２において、クラッド３６に端面接続され、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａとクラッド３６とが結合している。従って、第２光フィルタ２５は、第２励起光源２０から増幅用光ファイバ３０の他端３２に至る光路に配置され、第２励起光伝播用ファイバ２３ａを介して、増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合している。さらに第２光結合器４２において、第２共振ポート６２を構成する光ファイバのコアが、増幅用光ファイバ３０のコア３５に端面接続され、この光ファイバのコアと増幅用光ファイバ３０のコア３５とが光学的に結合している。こうして第２ＦＢＧ５２は、第２共振ポート６２のコアを介して、増幅用光ファイバ３０のコア３５と光学的に結合している。
【００４９】
次にファイバレーザ装置１の動作について説明する。
【００５０】
まず、第１励起光源１０から波長λ１の第１励起光が出力される。このときの波長λ１は、上述のように、例えば９１５ｎｍとされる。第１励起光源１０から出力された第１励起光は、第１励起ポート１３のそれぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａを伝播し、第１光フィルタ１５を透過する。そして、第１励起光は、更にそれぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａを伝播して光結合器４１を介して、増幅用光ファイバ３０の一端３１からクラッド３６に入力する。増幅用光ファイバ３０に入力した第１励起光は、増幅用光ファイバ３０のクラッド３６を主に伝播し、コア３５を通過するときにコア３５に添加されている活性元素に吸収されて、活性元素を励起状態にする。
【００５１】
このとき、増幅用光ファイバ３０において、活性元素に吸収されない第１励起光は、クラッド３６を主に伝播し、増幅用光ファイバ３０の他端３２から出力され、第２励起ポート２３のそれぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａを伝播する。そして、第２励起光伝播用ファイバ２３ａを伝播する第１励起光は、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａの途中に配置された第２光フィルタ２５により反射され、再び増幅用光ファイバ３０のクラッド３６に他端３２から入力して、増幅用光ファイバ３０を伝播しながら活性元素に吸収される。
【００５２】
同様に、第２励起光源２０から波長λ２の第２励起光が出力される。このときの波長λ２は、上述のように、例えば９７５ｎｍとされる。第２励起光源２０から出力された第２励起光は、第２励起ポート２３のそれぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａを伝播し、第２光フィルタ２５を透過する。そして、第２励起光は、更にそれぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａを伝播して光結合器４２を介して、増幅用光ファイバ３０の他端３２側からクラッド３６に入力する。増幅用光ファイバ３０に入力した第２励起光は、増幅用光ファイバ３０のクラッド３６を主に伝播し、コア３５を通過するときにコア３５に添加されている活性元素に吸収されて、活性元素を励起状態にする。
【００５３】
このとき、増幅用光ファイバ３０において、活性元素に吸収されない第２励起光は、クラッド３６を主に伝播し、増幅用光ファイバ３０の一端３１から出力され、第１励起ポート１３のそれぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａを伝播する。そして、第１励起光伝播用ファイバ１３ａを伝播する第２励起光は、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａの途中に配置された第１光フィルタ１５により反射され、再び増幅用光ファイバ３０のクラッド３６に一端３１から入力して、増幅用光ファイバ３０を伝播しながら活性元素に吸収される。
【００５４】
こうして第１励起光及び第２励起光により励起状態とされた活性元素から自然放出光が放出され、この自然放出光を元にして第１ＦＢＧ５１と第２ＦＢＧ５２との間で光の共振が起こる。共振光は、第１ＦＢＧ５１及び第２ＦＢＧ５２の反射波長と同じ波長であり、この共振光が、被増幅光として増幅用光ファイバ３０において励起された活性元素の誘導放出により増幅される。そして、増幅された光の一部が、第２ＦＢＧ５２を透過して、出力光として出力する。
【００５５】
なお、第２励起光は、第１励起光よりも活性元素により多く吸収されることが好ましい。これは、上述のように増幅用光ファイバ３０の一端３１側から増幅用光ファイバ３０に入力する第１励起光は、活性元素に吸収されながら増幅用光ファイバ３０を一端３１側から他端３２側に伝播するため、一端３１側における第１励起光は、他端３２側における第１励起光よりもパワーが強い。従って、第１励起光は、増幅用光ファイバ３０の他端３２側よりも一端３１側の活性元素をより多く励起状態とする。一方、増幅用光ファイバ３０の他端３２側から増幅用光ファイバ３０に入力する第２励起光は、活性元素に吸収されながら増幅用光ファイバ３０を他端３２側から一端３１側に伝播するため、他端３２側における第２励起光は、一端３１側における第２励起光よりもパワーが強い。従って、第２励起光は、増幅用光ファイバ３０の一端３１側よりも他端３２側の活性元素をより多く励起状態とする。ところで、増幅用光ファイバ３０を共振する光のパワーは、出力側である他端３２側の方が大きい。従って、増幅用光ファイバ３０の他端３２側においては、励起光により活性元素が励起されても、一端３１側より強いパワーの光による誘導放出が起こる。従って、増幅用光ファイバ３０においては、一端３１側よりも他端３２側の方が、効率良く誘導放出が起き、活性元素が基底状態に戻る割合が高い。そこで、他端３２側の活性元素をより多く励起状態とする第２励起光が、第１励起光よりも活性元素により多く吸収されることにより、より効率良く誘導放出を起こし、より効率良く光を増幅することができる。
【００５６】
このように第２励起光が第１励起光よりも活性元素に多く吸収されるようにするためには、例えば、第２励起光の波長λ２が第１励起光の波長λ１よりも活性元素による吸収効率の良い波長であれば良い。図３は、光の波長に対する活性元素（Ｙｂ）の吸収量を示す図の一例である。図３に示すように、この励起光の吸収スペクトルでは、９７５ｎｍ付近で、励起光の吸収率が最も高い一つの頂点が形成されており、９１５ｎｍ付近では９７５ｎｍ付近よりも吸収率が低い一つの頂点が形成されている、従って、例えば、図３に示すように第２励起光の波長λ２が活性元素の吸収量が高い９７５ｎｍとされ、第１励起光の波長λ１が活性元素の吸収量が比較的低い９１５ｎｍとされれば、第２励起光が第１励起光よりも活性元素により吸収される。
【００５７】
或いは、第２励起光が第１励起光よりも活性元素により吸収されるようにするためには、増幅用光ファイバ３０に入力される第２励起光のパワーが第１励起光のパワーよりも大きくなるように、第１励起光及び第２励起光を出力すればよい。このとき、第２励起光の波長λ２が第１励起光の波長λ１よりも活性元素による吸収効率の良い波長であるようにしても良い。
【００５８】
また、活性元素に吸収された励起光が、出力される光に変換される変換効率が高いことも重要である。活性元素が励起されて誘導放出を起こすとき、活性元素を励起する励起光の波長と出力される光の波長とが近いほど、量子効率が良いため、効率良く誘導放出を起こすことができる。ファイバレーザ装置においては、励起光の波長よりも出力される光の波長が長いため、第２励起光の波長λ２が、第１励起光の波長λ１よりも長ければ、より効率良く誘導放出を起こして、より効率良く光を増幅することができる。
【００５９】
従って、図３に示すように第２励起光の波長λ２が、第１励起光の波長λ１よりも長く、さらに、第２励起光が第１励起光よりも多く活性元素に吸収されることがより好ましい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のファイバレーザ装置１によれば、光ファイバ増幅器２において、第１励起光源１０から出力される第１励起光が、第１光フィルタ１５を介して、増幅用光ファイバ３０の一端３１から入力すると共に、第２励起光源２０から出力される第２励起光が、第２光フィルタ２５を介して、増幅用光ファイバ３０の他端３２から入力して活性元素を励起する。このように増幅用光ファイバ３０を一端３１側及び他端３２側の双方から励起するため、増幅用光ファイバ３０おいて被増幅光である共振光を高い増幅率で増幅することができる。
【００６１】
また、増幅用光ファイバ３０の一端３１から入力する第１励起光の一部が、増幅用光ファイバ３０の他端３２から出力する場合においても、増幅用光ファイバ３０から出力する第１励起光は、増幅用光ファイバ３０の他端３２と結合する第２光フィルタ２５により反射されて、再び増幅用光ファイバ３０に入力する。同様に、増幅用光ファイバ３０の他端３２から入力する第２励起光の一部が、増幅用光ファイバ３０の一端３１から出力する場合においても、増幅用光ファイバ３０から出力する第１励起光は、増幅用光ファイバの一端と結合する第１光フィルタ１５により反射されて、再び増幅用光ファイバ３０に入力する。こうして増幅用光ファイバ３０に再び入力した第１励起光及び第２励起光により活性元素がさらに励起され、第１励起光及び第２励起光は、共に効率よく活性元素に吸収される。従って、活性元素は、第１励起光及び第２励起光により効率良く励起され、増幅用光ファイバ３０は、効率よく共振する光を増幅することができる。
【００６２】
このように本実施形態のファイバレーザ装置１は、光ファイバ増幅器２において、第１励起光と第２励起光とが互いに異なる波長とされ、さらに、第１励起光を透過するが第２励起光と反射する第１光フィルタ１５、及び、第２励起光を透過するが第１励起光と反射する第２光フィルタ２５を備えることにより、双方励起ができると共に、励起光の反射による励起光の効率的な利用ができる。従って、高い増幅率で、効率の良い共振光の増幅を行うことができる。
【００６３】
なお、一般に励起光源は、僅かな温度上昇によっても信頼性が低下することがあるため、温度上昇を出来るだけ防止したいという要望がある。そこで、本発明の光ファイバ増幅器２によれば、増幅用光ファイバ３０の他端３２から第１励起光が出力される場合においても、増幅用光ファイバ３０から出力される第１励起光は、上述のように第２光フィルタ２５で反射されるため、第１励起光が第２励起光源に入力することが防止され、第２励起光源２０の第１励起光による温度上昇が防止される。同様に増幅用光ファイバ３０の一端３１から第１励起光が出力される場合においても、増幅用光ファイバ３０から出力される第１励起光は、上述のように第１光フィルタ１５で反射されるため、第２励起光が第１励起光源に入力することが防止され、第１励起光源１０の第２励起光による温度上昇が防止される。従って、光ファイバ増幅器２、及び、ファイバレーザ装置１は、双方励起により、高い増幅率で光の増幅を行っているにもかかわらず、優れた信頼性とすることができる。
【００６４】
また、本実施形態のファイバレーザ装置１は、増幅用光ファイバ３０の一端３１において、第１励起光伝播用ファイバ１３ａが、クラッド３６に直接結合しており、第１励起光が第１励起光伝播用ファイバ１３ａから直接増幅用光ファイバに入力するため、接合部等による第１励起光の損失を少なくすることができ、より効率的に被増幅光を増幅することができる。同様に、本実施形態のファイバレーザ装置１は、増幅用光ファイバ３０の他端３２において、第２励起光伝播用ファイバ２３ａが、クラッド３６に直接結合しており、第２励起光が第２励起光伝播用ファイバ２３ａから直接増幅用光ファイバに入力するため、接合部等による第２励起光の損失を少なくすることができ、より効率的に被増幅光を増幅することができる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図４は、本発明の第２実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【００６６】
図４に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置３は、光ファイバ増幅器２と、種光を出力する種光源７０と、一端が種光源７０に結合すると共に、他端が増幅用光ファイバ３０の一端３１において、増幅用光ファイバ３０のコア３５に結合する種光ポート７１と、増幅用光ファイバ３０の他端３２側において、増幅用光ファイバ３０のコア３５と結合する出力ポート７２とを主な構成として備える。
【００６７】
種光源７０は、例えば、レーザダイオードから成るレーザ光源や、ファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザ装置から構成されている。この種光源７０から出力される種光は、特に制限されるものではないが、例えば上述のように活性元素としてＹｂが用いられる場合、例えば、波長が１０８０ｎｍのレーザ光とされる。
【００６８】
種光ポート７１は、例えばシングルモードファイバ等の光ファイバから構成され、第１光結合器４１において、種光ポート７１のコアが増幅用光ファイバ３０のコア３５と端面接続されて結合している。なお、種光ポート７１の途中には、不要な光を外部に放出する光放出器７５か設けられている。
【００６９】
また、出力ポート７２は、例えばシングルモードファイバの光ファイバから構成され、第２光結合器４２において、出力ポート７２のコアが増幅用光ファイバ３０のコア３５と端面接続されて結合している。
【００７０】
このようなファイバレーザ装置３おいては、第１実施形態における光ファイバ増幅器２と同様に第１励起光源１０、第２励起光源２０から第１励起光、第２励起光がそれぞれ出力され、増幅用光ファイバ３０の活性元素を励起状態とする。そして、種光源７０から被増幅光としての種光が出力され、種光は、種光ポート７１を伝播して、増幅用光ファイバ３０のコア３５に一端３１から入力して、コア３５を伝播する。コア３５を伝播する種光は、活性元素の誘導放出により増幅されて、増幅用光ファイバ３０の他端３２から出力光として出力される。そして、出力光は、出力ポート７２に入力され、出力ポート７２の端部から出力される。なお、種光ポート７１に入力する僅かな第２励起光は光放出器７５において外部に放出される。
【００７１】
本実施形態のファイバレーザ装置によれば、入力された種光を高い増幅率で、効率良く増幅して出力することができる。また、本実施形態のファイバレーザ装置においても、双方励起により、高い増幅率で光の増幅を行っているにもかかわらず、優れた信頼性とすることができる。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５、図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図５は、本発明の第３実施形態に係るファイバレーザ装置を示す図である。
【００７３】
本実施形態のファイバレーザ装置４は、第１実施形態の光ファイバ増幅器２の代わりに光ファイバ増幅器５が用いられる点において、第１実施形態のファイバレーザ装置１と異なる。そして、本実施形態の光ファイバ増幅器５は、第１光フィルタ１５がレーザダイオード１０ａと第１励起光伝播用ファイバ１３ａとの間に配置され、第２光フィルタ２５がレーザダイオード２０ａと第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間に配置される点において、第１実施形態の光ファイバ増幅器２と異なる。
【００７４】
図６は、図５の励起光源１０を構成する１つのレーザモジュールの様子を示す図であり、具体的には、レーザダイオード（ダイオードチップ）１０ａ、及び、第１光フィルタ１５、及び、第１励起光伝播用ファイバ１３ａの様子を詳細に示す図である。なお、図６においては、励起光源２０を構成する１つのレーザモジュールの様子を括弧書きにて示している。
【００７５】
図６に示すように、本実施形態における第１光フィルタ１５は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａのレーザダイオード１０ａ側の端面に配置されている。そして、レーザダイオード１０ａと第１光フィルタ１５との間には、レンズ１４が設けられている。こうして、レーザダイオード１０ａと第１励起光伝播用ファイバ１３ａとは、レンズ１４及び第１光フィルタ１５を介して結合している。そして、レーザダイオード１０ａとレンズ１４と第１光フィルタ１５をと含んで、レーザモジュール１６とされている。
【００７６】
また、図６において括弧書きで示すように、第２光フィルタ２５は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａのレーザダイオード（ダイオードチップ）２０ａ側の端面に配置されている。そして、レーザダイオード２０ａと第１光フィルタ２５との間には、レンズ２４が設けられている。こうして、レーザダイオード２０ａと第２励起光伝播用ファイバ２３ａとは、レンズ２４及び第２光フィルタ２５を介して結合している。そして、レーザダイオード２０ａとレンズ２４と第２光フィルタ２５をと含んで、レーザモジュール２６とされている。
【００７７】
このような光ファイバ増幅器５においては、レーザダイオード１０ａから出力された励起光は、図６において破線で示すように、レンズ１４において集光されて、第１光フィルタ１５を透過して、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力する。同様に、レーザダイオード２０ａから出力された励起光は、レーザモジュール２６内のレンズ２４において集光されて、第２光フィルタ２５を透過して、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力する。
【００７８】
そして、第１励起光伝播用ファイバ１３ａから増幅用光ファイバ３０に入力し、増幅用光ファイバ３０において活性元素に吸収されずに出力されて、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力した励起光は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａの端面の第２光フィルタ２５により反射され再び増幅用光ファイバ３０に入力する。同様に第２励起光伝播用ファイバ２３ａから増幅用光ファイバ３０に入力し、増幅用光ファイバ３０において活性元素に吸収されずに出力されて、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力した励起光は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａの端面の第１光フィルタ１５により反射され再び増幅用光ファイバ３０に入力する。
【００７９】
本実施形態の光ファイバ増幅器５によれば、レーザモジュール１６、２６内にそれぞれ第１、第２光フィルタ１５、２５が設けられるため、レーザダイオード１０ａ、２０ａと、第１、第２光フィルタ１５、２５との相対的位置を固定でき、振動等により光軸がずれることを低減することができる。特に本実施形態においては、レーザモジュール１６、２６内に第１、第２励起光伝播用ファイバ１３ａ、２３ａの端部が配置されているため、レーザダイオード１０ａ、２０ａと、第１、第２光フィルタ１５、２５から成る光学系と第１、第２励起光伝播用ファイバ１３ａ、２３ａとの相対的位置も固定でき、振動等により光軸がずれることをさらに低減することができる。また、一般にレーザモジュールは、金属製の筐体を備えるため、この筐体にレーザダイオード１０ａ、２０ａ、及び、第１、第２光フィルタ１５、２５、及び、１、第２励起光伝播用ファイバ１３ａ、２３ａの端部が固定されることにより、上述のような振動等による光学のずれを更に低減でき、より高い耐久性とすることができる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、必ずしも第１光フィルタ１５が、第１励起光伝播用ファイバ１３ａの端面に形成されなくても良く、同様に、必ずしも第２光フィルタ２５が、第２励起光伝播用ファイバ２３ａの端面に形成されなくても良い。図７は、図６のレーザモジュール１６の変形例を示す図である。なお、図７においては、図６のレーザモジュール２６の変形例を括弧書きにて示している。
【００８１】
例えば、図７に示すように、レーザモジュール１６において、第１光フィルタ１５が、レーザダイオード１０ａと第１励起光伝播用ファイバ１３ａとの間に配置され、更に、レーザダイオード１０ａと第１光フィルタ１５との間にレンズ１４ａが設けられると共に、第１光フィルタ１５と第１励起光伝播用ファイバ１３ａとの間に他のレンズ１４ｂが設けられる構成であっても良い。また、図７において括弧書きで示すように、レーザモジュール２６において、第２光フィルタ２５が、レーザダイオード２０ａと第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間に配置され、更に、このレーザダイオード２０ａと第２光フィルタ２５との間にレンズ２４ａが設けられると共に、第２光フィルタ２５と第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間に他のレンズ２４ｂが設けられる構成であっても良い。
【００８２】
この場合、レーザダイオード１０ａから出力された励起光は、図７において破線で示すように、レンズ１４ａでコリメート光とされて、第１光フィルタ１５を透過し、更に、他のレンズ１４ｂで集光されて、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力する。同様にレーザダイオード２０ａ内のレーザダイオード２０ａから出力された励起光は、レーザダイオード２０ａと第２光フィルタ２５との間のレンズ２４ａでコリメート光とされて、第２光フィルタ２５を透過し、更に、第２光フィルタ２５と第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間の他のレンズ２４ｂで集光されて、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力する。
【００８３】
そして、第１励起光伝播用ファイバ１３ａから増幅用光ファイバ３０に入力した励起光が、増幅用光ファイバ３０で活性元素に吸収されずに第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力して、第２励起光伝播用ファイバ２３ａから出力する場合、この励起光は、第２光フィルタ２５と第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間に他のレンズ２４ｂを介して、第２光フィルタ２５で反射して、再びこの他のレンズ２４ｂを介して、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力し、増幅用光ファイバ３０に入力する。同様に、第２励起光伝播用ファイバ２３ａから増幅用光ファイバ３０に入力した励起光が、増幅用光ファイバ３０で活性元素に吸収されずに第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力して、第１励起光伝播用ファイバ１３ａから出力する場合、この励起光は、他のレンズ１４ｂを介して、第１光フィルタ１５で反射して、再び他のレンズ１４ｂを介して、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力し、増幅用光ファイバ３０に入力する。
【００８４】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第３実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図８は、本発明の第４実施形態に係る光ファイバ増幅器、及び、ファイバレーザ装置に用いる励起光源１０の様子を示す図であり、具体的には、励起光源１０を構成する１つのレーザモジュールの様子を詳細に示す図である。なお、図８においては、励起光源２０を構成する１つのレーザモジュールの様子を括弧書きにて示している。
【００８５】
本実施形態においては、それぞれの第１、第２励起光源１０、２０におけるそれぞれのレーザモジュール１６、２６の構成が、第３実施形態の光ファイバ増幅器５、及び、ファイバレーザ装置４と異なり、他の構成は、第３実施形態の光ファイバ増幅器５、及び、ファイバレーザ装置４と同様とされる。
【００８６】
図８に示すように、本実施形態の光ファイバ増幅器及びファイバレーザ装置は、それぞれの第１励起光伝播用ファイバ１３ａが接続されるそれぞれのレーザモジュール１６内に、一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂが配置される。そして、一方のレーザダイオード１０ａは、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに向かって励起光を出力するように配置され、他方のレーザダイオード１０ｂは、一方のレーザダイオード１０ａが出力する励起光と直交する方向に励起光を出力するように配置され、それぞれのレーザダイオード１０ａ、１０ｂは、互いに偏光方向が直行する励起光を出力する。さらに一方のレーザダイオード１０ａから出力される励起光と、他方のレーザダイオード１０ｂから出力される励起光とが交わる場所には、それぞれのレーザダイオード１０ａ、１０ｂから出力された励起光に対して、略４５度傾けられる偏波合成フィルタ１７が配置される。この偏波合成フィルタ１７は、一方のレーザダイオード１０ａから出力される励起光を透過し、他方のレーザダイオード１０ｂから出力される励起光を反射するように構成される。また、偏波合成フィルタ１７と一方のレーザダイオード１０ａとの間には、レンズ１４ａが配置され、偏波合成フィルタ１７と他方のレーザダイオード１０ｂとの間には、レンズ１４ｂが配置され、偏波合成フィルタ１７と第１励起光伝播用ファイバ１３ａとの間には、レンズ１４ｃが配置される。さらに偏波合成フィルタ１７とレンズ１４ｃとの間には、第１光フィルタ１５が配置される。なお、それぞれのレーザダイオード１０ａ、１０ｂから出力される励起光の波長は互いに等しく、例えば、第１実施形態におけるレーザダイオード１０ａから出力される励起光の波長λ１とされる。
【００８７】
同様に、図８において括弧書きで示すように、それぞれの第２励起光伝播用ファイバ２３ａが接続されるそれぞれのレーザモジュール２６内には、一組のレーザダイオード２０ａ、２０ｂが配置される。そして、一方のレーザダイオード２０ａは、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに向かって励起光を出力するように配置され、他方のレーザダイオード２０ｂは、一方のレーザダイオード２０ａが出力する励起光と直交する方向に励起光を出力するように配置され、それぞれのレーザダイオード２０ａ、２０ｂは、互いに偏光方向が直行する励起光を出力する。さらに一方のレーザダイオード２０ａから出力される励起光と、他方のレーザダイオード２０ｂから出力される励起光とが交わる場所には、それぞれのレーザダイオード２０ａ、２０ｂから出力された励起光に対して、略４５度傾けられる偏波合成フィルタ２７が配置される。この偏波合成フィルタ２７は、一方のレーザダイオード２０ａから出力される励起光を透過し、他方のレーザダイオード２０ｂから出力される励起光を反射するように構成される。また、偏波合成フィルタ２７と一方のレーザダイオード２０ａとの間には、レンズ２４ａが配置され、偏波合成フィルタ２７と他方のレーザダイオード２０ｂとの間には、レンズ２４ｂが配置され、偏波合成フィルタ２７と第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間には、レンズ２４ｃが配置される。さらに偏波合成フィルタ２７とレンズ２４ｃとの間には、第２光フィルタ２５が配置される。なお、それぞれのレーザダイオード２０ａ、２０ｂから出力される励起光の波長は互いに等しく、例えば、第２実施形態におけるレーザダイオード２０ａから出力される励起光の波長λ２とされる。
【００８８】
このような構成のレーザモジュール１６において、レーザダイオード１０ａから出力された励起光は、レンズ１４ａによりコリメート光とされ、偏波合成フィルタ１７を透過し、レーザダイオード１０ｂから出力された励起光は、レンズ１４ｂによりコリメート光とされ、偏波合成フィルタ１７により、直角に反射される。こうして、レーザダイオード１０ａから出力された励起光と、レーザダイオード１０ｂから出力された励起光とが、合成される。そして、レーザダイオード１０ａとレーザダイオード１０ｂとから出力され、互いに合成された励起光は、第１光フィルタ１５を透過して、レンズ１４ｃ、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力する。同様に、レーザモジュール２６において、レーザダイオード２０ａから出力された励起光は、レンズ２４ａによりコリメート光とされ、偏波合成フィルタ２７を透過し、レーザダイオード２０ｂから出力された励起光は、レンズ２４ｂによりコリメート光とされ、偏波合成フィルタ２７により、直角に反射される。こうして、レーザダイオード２０ａから出力された励起光と、レーザダイオード２０ｂから出力された励起光とが、合成される。そして、レーザダイオード２０ａとレーザダイオード２０ｂとから出力され、互いに合成された励起光は、第２光フィルタ２５を透過して、レンズ２４ｃ、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力する。
【００８９】
そして、第１励起光伝播用ファイバ１３ａから増幅用光ファイバ３０に入力し、増幅用光ファイバ３０において活性元素に吸収されずに出力されて、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力した励起光は、レーザモジュール２６内の第２光フィルタ２５により反射され再び増幅用光ファイバ３０に入力する。同様に第２励起光伝播用ファイバ２３ａから増幅用光ファイバ３０に入力し、増幅用光ファイバ３０において活性元素に吸収されずに出力されて、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力した励起光は、レーザモジュール１６内の第１光フィルタ１５により反射され再び増幅用光ファイバ３０に入力する。
【００９０】
本実施形態の光ファイバ増幅器５によれば、レーザモジュール１６（２６）のそれぞれに一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂ（２０ａ、２０ｂ）が設けられており、それぞれのレーザダイオード１０ａ、１０ｂ（２０ａ、２０ｂ）から出力される光が、第１励起光伝播用ファイバ１３ａ（第２励起光伝播用ファイバ２３ａ）に入力するため、より高強度の励起光を増幅用光ファイバ３０に入力することができる。
【００９１】
なお、本実施形態においては、次のような変形例とすることができる。すなわち、レーザモジュール１６内の一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂから出力される励起光の波長が互いに僅かに異なり、偏波合成フィルタ１７の代わりに波長合成フィルタが設けられ、さらにレーザモジュール２６内の一組のレーザダイオード２０ａ、２０ｂから出力される励起光の波長が互いに僅かに異なり、偏波合成フィルタ２７の代わりに波長合成フィルタが設けられても良い。この場合、レーザダイオード１０ａ、１０ｂから出力される励起光は、それぞれ、例えば、９１５ｎｍ、９２０ｎｍとされ、波長λ１は、９１５ｎｍ、９２０ｎｍを含む概念とされる。同様に、レーザダイオード２０ａ、２０ｂから出力される励起光は、それぞれ、例えば、９７５ｎｍ、９８０ｎｍとされ、波長λ２は、９７５ｎｍ、９８０ｎｍを含む概念とされる。従って、第１光フィルタ１５は、例えば、波長９１０ｎｍ〜９２５ｎｍの光を透過するが、波長９７０ｎｍ〜９８５ｎｍの光を反射する構成とされ、第２光フィルタ２５は、例えば、波長９７０ｎｍ〜９８５ｎｍの光を透過するが、波長９１０ｎｍ〜９２５ｎｍの光を反射する構成とされる。
【００９２】
このような変形例においては、一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂ（２０ａ、２０ｂ）の偏光方向が互いに異なる構成にする必要がない。
【００９３】
ところで増幅用光ファイバ３０に添加される活性元素が、反転分布する効率の良い波長は、温度等の環境によって変化することがある。しかし、このような変形例によれば、レーザモジュール１６（２６）内の一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂ（２０ａ、２０ｂ）から出力される励起光の波長が互いに僅かに異なるため、励起光により活性元素が反転分布する効率が、温度等の環境により変化することを抑制することができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、さらに次のような変形例とすることができる。図９は、図８に示すレーザモジュール１６の変形例を示す図である。なお、上記第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。また、図９においては、励起光源２０を構成する１つのレーザモジュールの様子を括弧書きにて示している。
【００９５】
図９において、レーザモジュール１６の一方のレーザダイオード１０ａと他方のレーザダイオード１０ｂとは互いに異なる高さとされ、レンズ１４ａ、１４ｂは、それぞれのレーザダイオード１０ａ、１０ｂに合わせた位置に配置される。そして、レーザダイオード１０ｂから出力される励起光のみが照射される位置にミラー１８が配置され、ミラー１８は、この励起光を、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに向けて反射する構成とされる。従って、レーザダイオード１０ａから出力される励起光は、ミラー１８の脇を通過する。なお、図９において、ミラー１８の内、破線で示す部分は、レーザダイオード１０ａから出力される励起光と重なっている部分を示している。
【００９６】
同様に、レーザモジュール２６の一方のレーザダイオード２０ａと他方のレーザダイオード２０ｂとは互いに異なる高さとされ、レンズ２４ａ、２４ｂは、それぞれのレーザダイオード２０ａ、２０ｂに合わせた位置に配置される。そして、レーザダイオード２０ｂから出力される励起光のみが照射される位置にミラー２８が配置され、ミラー２８は、この励起光を、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに向けて反射する構成とされる。従って、レーザダイオード２０ａから出力される励起光は、ミラー２８の脇を通過する。
【００９７】
図１０は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力される励起光の様子を示す図である。レーザモジュール１６において、レーザダイオード１０ａから出力された励起光は、レンズ１４ａによりコリメート光とされ、上述のようにミラー１８の脇を通過して、第１光フィルタ１５を透過して、レンズ１４ｃにより集光され、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力する。このとき、図１０に示すように、レーザダイオード１０ａから出力された励起光は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａのコアにおける一部に入力する。また、レーザダイオード１０ｂから出力された励起光は、レンズ１４ｂによりコリメート光とされ、ミラー１８により反射されて、第１光フィルタ１５を透過して、レンズ１４ｃにより集光され、第１励起光伝播用ファイバ１３ａに入力する。このとき、図１０に示すように、レーザダイオード１０ｂから出力された励起光は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａのコアにおける他の一部に入力する。つまり、レーザダイオード１０ａから出力された励起光とレーザダイオード１０ｂから出力された励起光とは、第１励起光伝播用ファイバ１３ａのコアにおけるそれぞれ異なる位置に入力する。
【００９８】
同様に、レーザモジュール２６において、レーザダイオード２０ａから出力された励起光は、レンズ２４ａによりコリメート光とされ、上述のようにミラー２８の脇を通過して、第２光フィルタ２５を透過して、レンズ２４ｃにより集光され、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力する。このとき、図１０に示すように、レーザダイオード２０ａから出力された励起光は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａのコアにおける一部に入力する。また、レーザダイオード２０ｂから出力された励起光は、レンズ２４ｂによりコリメート光とされ、ミラー２８により反射されて、第２光フィルタ２５を透過して、レンズ２４ｃにより集光され、第２励起光伝播用ファイバ２３ａに入力する。このとき、図１０に示すように、レーザダイオード１０ｂから出力された励起光は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａのコアにおける他の一部に入力する。つまり、レーザダイオード２０ａから出力された励起光とレーザダイオード２０ｂから出力された励起光とは、第２励起光伝播用ファイバ２３ａのコアにおけるそれぞれ異なる位置に入力する。
【００９９】
なお、本変形例においては、一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂから同じ波長λ１の励起光が出力され、レーザモジュール２６内の一組のレーザダイオード２０ａ、２０ｂから同じ波長λ２の出力されても良く、上記の変形例と同様にして、一組のレーザダイオード１０ａ、１０ｂから出力される励起光の波長λ１が互いに僅かに異なり、さらにレーザモジュール２６内の一組のレーザダイオード２０ａ、２０ｂから出力される励起光の波長λ２が互いに僅かに異なるようにしても良い。
【０１００】
以上、本発明の光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置について、第１〜第４実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０１】
例えば、上述の実施形態において、第１励起光伝播用ファイバ１３ａ及び第２励起光伝播用ファイバ２３ａは、増幅用光ファイバ３０のクラッド３６に直接結合しているとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、光ファイバ増幅器２は、第１コア及び第１クラッドを有する第１光ファイバを更に備え、増幅用光ファイバ３０の一端３１と第１光ファイバの一端とが端面接続され、第１光ファイバの他端において第１励起光伝播用ファイバ１３ａが第１光ファイバのクラッドに端面接続されても良い。このように構成することで、第１コアが増幅用光ファイバ３０のコア３５と結合すると共に、第１クラッドが増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合し、第１光フィルタ１５は、第１励起光伝播用ファイバ１３ａ及び第１クラッドを介して増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合する。従って、第１励起光は、第１光ファイバの第１クラッドを介して増幅用光ファイバ３０のクラッド３６に入力する。このような第１光ファイバとしてはダブルクラッドファイバを用いることができる。
【０１０２】
また、光ファイバ増幅器２は、第２コア及び第２クラッドを有する第２光ファイバを更に備え、増幅用光ファイバ３０の他端３２と第２光ファイバの一端と端面接続されて、第２光ファイバの他端において第２励起光伝播用ファイバ２３ａが第２光ファイバのクラッドに端面接続されても良い。このように構成することで、第２コアが増幅用光ファイバ３０のコア３５と結合すると共に、第２クラッドが増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合し、第２光フィルタ２５は、第２励起光伝播用ファイバ２３ａ及び第２クラッドを介して増幅用光ファイバ３０のクラッド３６と結合する。従って、第２励起光は、第２光ファイバの第２クラッドを介して増幅用光ファイバ３０のクラッド３６に入力する。このような第２光ファイバとしては、第１光ファイバと同様にダブルクラッドファイバを用いることができる。
【０１０３】
そして、このように第１光ファイバや第２光ファイバが増幅用光ファイバ３０に接続される場合、第１実施形態の共振ポート６１、６２は、それぞれ第１光ファイバのコア、第２光ファイバのコアに接続されれば良い。さらに、上述のように第１光ファイバ及び第２光ファイバが増幅用光ファイバ３０に接続される場合には、第１ＦＢＧ５１が第１光ファイバのコアに設けられ、第２ＦＢＧ５２が第２光ファイバのコアに設けられる構成としても良い。このように第１ＦＢＧ５１、第２ＦＢＧ５２が、それぞれ第１光ファイバ、第２光ファイバに設けられる場合、第１ＦＢＧ５１、第２ＦＢＧ５２は、第１光結合器４１、第２光結合器４２よりも増幅用光ファイバ３０側に位置するので、共振光が第１光結合器４１、第２光結合器４２により損失することが防止され、より高い効率で光を増幅することができる。
【０１０４】
また、光ファイバ増幅器２は、励起光が増幅用光ファイバ３０のクラッド３６を伝播するいわゆるクラッド励起の構成としたが、必ずしもクラッド励起である必要はなく、励起光が増幅用光ファイバのコアを伝播するコア励起の構成であっても良い。この場合、増幅用光ファイバは、例えば、シングルクラッドファイバにより構成されれば良い。そして、第１励起ポート１３が１本の第１励起光伝播用ファイバ１３ａで構成され、第２励起ポート２３がやはり１本の第２励起光伝播用ファイバ２３ａで構成されると共に、第１光結合器４１及び第２光結合器４２が、それぞれＷＤＭカプラで構成されて、第１励起ポート１３及び第２励起ポート２３が、増幅用光ファイバのコアに結合されれば良い。
【０１０５】
また、第１反射ミラー及び第２反射ミラーとして、第１ＦＢＧ５１及び第２ＦＢＧ５２を用いたが、第１反射ミラー及び第２反射ミラーとして、誘電体多層膜光フィルタ等の特定の波長の光を反射する他の手段を用いても良い。
【０１０６】
また、第１光フィルタ１５及び第２光フィルタ２５として、誘電体多層膜光フィルタを用いたが、第１光フィルタ１５は、第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、第２励起光と同じ波長の光を反射すれば良く、第２光フィルタ２５は、第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、第１励起光と同じ波長の光を反射すれば良い。従って、第１光フィルタ１５及び第２光フィルタ２５は、誘電体多層膜光フィルタに限定されない。
【０１０７】
更に、第１光フィルタ１５及び第２光フィルタ２５は、それぞれ第１励起光伝播用ファイバ１３ａ、第２励起光伝播用ファイバ２３ａの途中に配置されるとしたが、第１励起光伝播用ファイバ１３ａ及び第２励起光伝播用ファイバ２３ａの増幅用光ファイバ３０側の端部に配置されても良い。また或いは、第１光フィルタ１５及び第２光フィルタ２５は、増幅用光ファイバ３０と第１励起光伝播用ファイバ１３ａとの間、及び、増幅用光ファイバ３０と第２励起光伝播用ファイバ２３ａとの間に配置されても良い。この場合には、第１励起光伝播用ファイバ１３ａ及び第２励起光伝播用ファイバ２３ａが、それぞれ第１光フィルタ１５及び第２光フィルタ２５を介して増幅用光ファイバ３０と結合すれば良い。
【実施例】
【０１０８】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。【０１０９】
（実施例１）
第１実施形態と同様のファイバレーザ装置を作製した。【０１１０】
光ファイバ増幅器において、増幅用光ファイバは、長さを４０ｍのダブルクラッドファイバを用いて、コアの直径を１５μｍとし、クラッドの直径を４００μｍとした。また、コアの材料としてＹｂ及びＡｌが添加された石英を用い、クラッドの材料として、何もドーパントとが添加されない純粋石英を用い、外部クラッド及び保護被服層の材料として紫外線硬化樹脂を用い、クラッドに励起光を入力した際の波長が９１５ｎｍの励起光の吸収量が０．３ｄＢ／ｍで、９７５ｎｍの励起光の吸収量が１．１ｄＢ／ｍとした。【０１１１】
また、第１励起光源は、９１５ｎｍの励起光を出力する６つの半導体レーザで構成し、第２励起光源は、９７５ｎｍの励起光を出力する６つの半導体レーザで構成した。そして、第１励起光伝播用ファイバを第１励起光源の半導体レーザと同数のマルチモードファイバで構成して、それぞれの第１励起光伝播用ファイバの一端をそれぞれの半導体レーザと結合させると共に、他端を第１光結合器において増幅用光ファイバのクラッドと端面接続した。さらにそれぞれの第１励起光伝播用ファイバの途中には、第１光フィルタとして、ＳｉＯ２と、Ｔａ２Ｏ５とが交互に積層された誘電体多層膜光フィルタを設け、誘電体多層膜光フィルタにおいて波長が９１５ｎｍの光は透過するが、波長が９７５ｎｍの光は反射する構成とした。また、第２励起光伝播用ファイバを第２励起光源の半導体レーザと同数のマルチモードファイバで構成して、それぞれの第２励起光伝播用ファイバの一端をそれぞれの半導体レーザと結合させると共に、他端を第２光結合器において増幅用光ファイバのクラッドと端面接続した。さらにそれぞれの第２励起光伝播用ファイバの途中には、第２光フィルタとして、ＳｉＯ２と、Ｔａ２Ｏ５とが交互に積層された誘電体多層膜光フィルタを設け、誘電体多層膜光フィルタにおいて波長が９７５ｎｍの光は透過するが、波長が９１５ｎｍの光は反射する構成とした。【０１１２】
また、光ファイバ増幅器に接続する第１共振ポート、第２共振ポートとしては、シングルモードファイバを用いて、第１共振ポートのコアと増幅用光ファイバのコアとを第１光結合器において端面接続し、第２共振ポートのコアと増幅用光ファイバのコアとを第２光結合器において端面接続した。更に第１ＦＢＧ及び第２ＦＢＧの反射波長を１０７０ｎｍとして、第１ＦＢＧの反射率を１００％として、第２ＦＢＧの反射率を４％とした。【０１１３】
（比較例１）
第１励起ポート及び第２励起ポートに誘電体多層膜光フィルタを設けないこと以外は、実施例１と同様の構成とした。【０１１４】
次に、実施例１及び比較例１のそれぞれにおいて、第１励起光源及び第２励起光源から６０Ｗの励起光を出力させた。すると実施例１においては、３６０Ｗの出力光が得られた。一方、比較例１においては、得られた出力光は３３０Ｗであった。また、このときの第１励起光源、第１励起光源の温度を測定したところ、実施例１においては、第１励起光源が、４３℃であり、第２励起光源が、４６℃であった。これに対し、比較例１においては、第１励起光源が、４４℃であり、第２励起光源が、４９℃であった。【０１１５】
（実施例２）
第２実施形態と同様のファイバレーザ装置を作製した。光ファイバ増幅器として、実施例１と同様の光ファイバ増幅器を用いた。そして、種光源として、波長が１０８０ｎｍの種光を出力するレーザ発振器を用いた。また、種光ポートとしてシングルモードファイバを用いて、一端を種光源に接続すると共に、他端を第１光結合器において増幅用光ファイバのコアに端面接続した。更に出力ポートとしてシングルモードファイバを用いて、一端を第２光結合器において増幅用光ファイバのコアに端面接続した。【０１１６】
（比較例２）
第１励起ポート及び第２励起ポートに誘電体多層膜光フィルタを設けないこと以外は、実施例２と同様の構成とした。【０１１７】
次に、実施例２及び比較例２のそれぞれにおいて、種光源から１０Ｗの種光を出力させると共に、第１励起光源及び第２励起光源から６０Ｗの励起光を出力させた。すると実施例２においては、３９０Ｗの出力光が得られた。一方、比較例２においては、得られた出力光は３５０Ｗであった。また、このときの第１励起光源、第１励起光源の温度を測定したところ、実施例２においては、第１励起光源が、４３℃であり、第２励起光源が、４６℃であった。これに対し、比較例２においては、第１励起光源が、４４℃であり、第２励起光源が、５０℃であった。【０１１８】
以上より、それぞれの実施例、比較例において、双方向励起を行い、同じパワーの励起光を用いたにもかかわらず、実施例１、２は、それぞれ比較例１、２よりも出力光が強く、これにより、実施例１、２においては、効率の良い光の増幅ができることが分かった。【０１１９】
さらに比較例１、２においては、励起光源の温度が実施例１、２よりも高くなり、第１励起光が増幅用光ファイバから第２励起光源に入力し、第２励起光が増幅用光ファイバから第１励起光源に入力していると考えられる。従って、実施例１、２は、比較例１、２よりも信頼性が高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明によれば、双方向励起型であって、効率の良い光の増幅を行うことができる光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１、３、４・・・ファイバレーザ装置
２、５・・・光ファイバ増幅器
１０・・・第１励起光源
１０ａ，１０ｂ・・・レーザダイオード（光源）
１３・・・第１励起ポート
１３ａ・・・第１励起光伝播用ファイバ
１４、１４ａ、１４ｂ，１４ｃ・・・レンズ
１５・・・第１光フィルタ
１６・・・レーザモジュール
１７・・・偏波合成フィルタ
１８・・・ミラー
２０・・・第２励起光源
２０ａ，２０ｂ・・・レーザダイオード（光源）
２３・・・第２励起ポート
２３ａ・・・第２励起光伝播用ファイバ
２５・・・第２光フィルタ
２６・・・レーザモジュール
２７・・・偏波合成フィルタ
２８・・・ミラー
３０・・・増幅用光ファイバ
３５・・・コア
３６・・・クラッド
３７・・・外部クラッド
３８・・・保護被覆層
４１・・・第１光結合器
４２・・・第２光結合器
５１・・・第１ＦＢＧ
５２・・・第２ＦＢＧ
６１・・・第１共振ポート
６２・・・第２共振ポート
７０・・・種光源
７１・・・種光ポート
７２・・・出力ポート
７５・・・光放出器
【図１】
2011115275.tif 000003
【図２】
2011115275.tif 000004
【図３】
2011115275.tif 000005
【図４】
2011115275.tif 000006
【図５】
2011115275.tif 000007
【図６】
2011115275.tif 000008
【図７】
2011115275.tif 000009
【図８】
2011115275.tif 000010
【図９】
2011115275.tif 000011
【図１０】
2011115275.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月29日(2013.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の第１励起光を出力する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有し、前記第１励起光源から出力された前記第１励起光が一端から前記クラッドに入力し、前記第２励起光源から出力された前記第２励起光が他端から前記クラッドに入力し、前記他端から増幅された光が出力する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備え、
前記第２励起光の波長は、前記第１励起光の波長よりも前記活性元素による吸収効率が良い波長である
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項２】
第１波長の第１励起光を出力するレーザダイオードと集光レンズとを有する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力するレーザダイオードと集光レンズとを有する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの一端から前記クラッドに入力する第１励起光伝播用ファイバと、
前記第２励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの他端から前記クラッドに入力する第２励起光伝播用ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備え、
前記第１励起光源の前記レーザダイオードから出力する光は、前記第１励起光源の前記集光レンズで前記第１光フィルタに集光され、前記第１光フィルタから前記第１励起光伝播用ファイバに入力し、
前記第２励起光源の前記レーザダイオードから出力する光は、前記第２励起光源の前記集光レンズで前記第２光フィルタに集光され、前記第２光フィルタから前記第２励起光伝播用ファイバに入力する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項３】
第１波長の第１励起光を出力するレーザダイオードとコリメートレンズと集光レンズとを有する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力するレーザダイオードとコリメートレンズと集光レンズとを有する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの一端から前記クラッドに入力する第１励起光伝播用ファイバと、
前記第２励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの他端から前記クラッドに入力する第２励起光伝播用ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備え、
前記第１励起光源の前記レーザダイオードから出力する光は、前記第１励起光源の前記コリメートレンズによりコリメート光とされて前記第１光フィルタを透過した後、前記第１励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第１励起光伝播用ファイバに入力し、
前記第２励起光源の前記レーザダイオードから出力する光は、前記第２励起光源の前記コリメートレンズによりコリメート光とされて前記第２光フィルタを透過した後、前記第２励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第２励起光伝播用ファイバに入力する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項４】
第１波長の第１励起光を出力する一組のレーザダイオードと一組のコリメートレンズと合成フィルタと集光レンズとを有する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力する一組のレーザダイオードと一組のコリメートレンズと合成フィルタと集光レンズとを有する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの一端から前記クラッドに入力する第１励起光伝播用ファイバと、
前記第２励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの他端から前記クラッドに入力する第２励起光伝播用ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備え、
前記第１励起光源のそれぞれの前記レーザダイオードから出力する光は、前記第１励起光源のそれぞれの前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記第１励起光源の前記合成フィルタで合成されて前記第１光フィルタを透過した後、前記第１励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第１励起光伝播用ファイバに入力し、
前記第２励起光源のそれぞれの前記レーザダイオードから出力する光は、前記第２励起光源のそれぞれの前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記第２励起光源の前記合成フィルタで合成されて前記第２光フィルタを透過した後、前記第２励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第２励起光伝播用ファイバに入力する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項５】
前記第１励起光源のそれぞれのレーザダイオードは互いに偏光方向が直交する第１励起光を出射し、
前記第２励起光源のそれぞれのレーザダイオードは互いに偏光方向が直交する第２励起光を出射し、
前記第１励起光源及び前記第２励起光源の合成フィルタはそれぞれ偏波合成フィルタである
ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項６】
前記第１励起光源のそれぞれのレーザダイオードは互い波長が異なる第１励起光を出射し、
前記第２励起光源のそれぞれのレーザダイオードは互い波長が異なる第２励起光を出射し、
前記第１励起光源及び前記第２励起光源の合成フィルタは、それぞれ波長合成フィルタである
ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項７】
第１波長の第１励起光を出力する一組のレーザダイオードと一組のコリメートレンズとミラーと集光レンズとを有する第１励起光源と、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２励起光を出力する一組のレーザダイオードと一組のコリメートレンズとミラーと集光レンズとを有する第２励起光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光により励起状態とされる活性元素が添加されるコア、及び、前記コアを被覆するクラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記第１励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの一端から前記クラッドに入力する第１励起光伝播用ファイバと、
前記第２励起光源から出力される光を前記増幅用光ファイバの他端から前記クラッドに入力する第２励起光伝播用ファイバと、
前記第１励起光源から前記増幅用光ファイバの前記一端に至る光路に配置され、前記第１励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第２励起光と同じ波長の光を反射する第１光フィルタと、
前記第２励起光源から前記増幅用光ファイバの前記他端に至る光路に配置され、前記第２励起光と同じ波長の光を透過すると共に、前記第１励起光と同じ波長の光を反射する第２光フィルタと、
を備え、
前記第１励起光源の一方のレーザダイオードから出力する光は、前記第１励起光源の一方の前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記第１光フィルタを透過した後、前記第１励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第１励起光伝播用ファイバの端面における一部の領域から前記第１励起光伝播用ファイバに入力し、前記第１励起光源の他方のレーザダイオードから出力する光は、前記第１励起光源の他方の前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記ミラーで反射されて前記第１光フィルタを透過した後、前記第１励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第１励起光伝播用ファイバの前記端面における他の一部の領域から前記第１励起光伝播用ファイバに入力し、
前記第２励起光源の一方のレーザダイオードから出力する光は、前記第２励起光源の一方の前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記第２光フィルタを透過した後、前記第２励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第２励起光伝播用ファイバの端面における一部の領域から前記第２励起光伝播用ファイバに入力し、前記第２励起光源の他方のレーザダイオードから出力する光は、前記第２励起光源の他方の前記コリメートレンズによりコリメート光とされ前記ミラーで反射されて前記第２光フィルタを透過した後、前記第２励起光源の前記集光レンズで集光されて前記第２励起光伝播用ファイバの前記端面における他の一部の領域から前記第２励起光伝播用ファイバに入力する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項８】
前記増幅用光ファイバは、前記他端から増幅した光を出射し、
前記第２励起光の波長は、前記第１励起光の波長よりも前記活性元素による吸収効率が良い波長である
ことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項９】
前記第２励起光は、前記第１励起光よりも波長が長い
ことを特徴とする請求項１または８に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項１０】
前記第２励起光は、前記第１励起光よりも強いパワーとされることを特徴とする請求項１または８に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光ファイバ増幅器を備え、
前記増幅用光ファイバの前記一端側から前記コアに種光が入力され、前記増幅用光ファイバの前記他端側から前記種光が増幅された出力光が出力される
ことを特徴とするファイバレーザ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０に記載の光ファイバ増幅器と、
前記増幅用光ファイバの一端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記活性元素が放出する自然放出光の少なくとも１部の波長の光を反射する第１ミラーと、
前記増幅用光ファイバの他端側において前記増幅用光ファイバの前記コアと結合すると共に、前記第１ミラーが反射する光の波長と同じ波長の光を前記第１ミラーよりも低い反射率で反射する第２ミラーと、
を備えることを特徴とするファイバレーザ装置。
【国際調査報告】
2011115275.tif 000013
2011115275.tif 000014
2011115275.tif 000015
2011115275.tif 000016